Bài 46. Bài tập về khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần

Tiết 70 – Bài 46

I. Mục tiêu bài học
II. Những vấn đề cần lưu ý!
III. Hướng dẫn giải bài tập trong SGK
IV. Củng cố và giao bài tập về nhà


Tiết 70 – Bài 46

I. Mục tiêu bài học

 Kiến thức: Vận dụng kiến thức về sự khúc xạ ánh sáng và
phản xạ toàn phần để giải các bài tập về hai hiện tượng này.
 Kỹ năng: - Rèn luyện tư duy lập luận lôgíc để giải bài tập.
- Trang bị cho học sinh phương pháp giải bài toán
quang hình về khúc xạ ánh sáng và phản xạ toàn phần.
- Kỹ năng vẽ đường đi của tia sáng, vẽ ảnh của vật
 Thái độ: Phát huy tính tích cực, tự lực, chủ động sáng tạo
trong hoạt động học tập của học sinh thông qua giải bài
toán.


II. Những vấn đề cần lưu ý

1. Hiện tượng khúc xạ và định luật khúc xạ ánh sá
2. Ảnh của một vật tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng
qua lưỡng chất phẳng có đặc điểm?
3. Tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng

4. Các điều kiện kiện để xảy ra phản xạ toàn phần
5. Để vẽ đường đi của một tia sáng
qua một lưỡng chất phẳng cần chú ý điểm gì ?
6. Điều kiện để ảnh rõ nét qua lưỡng chất phẳng


1. Hiện tượng khúc xạ và định luật khúc xạ ánh sá
 Hiện tượng:
 Nội dung:
-Tia khúc xạ nằm trong mặt phẳng tới.
-Tia tới và tia khúc xạ nằm ở hai bên pháp tuyến
S
tại điểm tới.

i
n1

-Đối với hai môi trường trong suốt nhất định, tỉ số
giữa sin của góc tới và sin của góc khúc xạ là một
hằng số.

 Biểu thức:

I

n2

r
R

n 1 Sini = n 2 Sinr


2. Ảnh của một vật tạo bởi sự khúc xạ ánh sáng
qua lưỡng chất phẳng có đặc điểm?
Ảnh là giao điểm của đường kéo dài 2 tia khúc
Ản
xạ
S’• h ảo


Tính chất: Ảnh và vật bao giờ cũng ngược tính

S•
H

chất

i

 Vị trí của ảnh và vật qua lưỡng chất phẳng liên
n1
I

n2

r
R

hệ:

HS' n 2
=
HS n1


3. Tính thuận nghịch của chiều truyền ánh sáng
A
n1

I

n2

B

Trên
một
phương
truyền của ánh sáng,
ánh sáng có thể truyền
theo chiều từ A đến B
hoặc ngược lại từ B đến
A.


- Ánh sáng phải truyền từ môi trường có chiết suất lớn hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ
hơn.
n1> n2
- Góc tới i phải lớn hơn hoặc bằng góc giới hạn phản xạ toàn phần.

i ≥ igh với (sinigh = n2/n1)


5. Để vẽ đường đi của một tia sáng




Xác định góc tới i tại điểm tới.
So sánh ntới và nkhúc xạ, góc tới i góc igh xem tại I có tia khúc xạ hay phản xạ toàn phần.
Nếu có hệ 2 mặt lưỡng chất (có thể là 2 mặt phẳng song song, hoặc một mặt phẳng một mặt cầu
thì tia sáng sẽ đi như thế nào?

- Tia khúc xạ qua mặt lưỡng chất thứ nhất sẽ tới mặt lưỡng chất thứ 2 tại đây xét xem có phản xạ
toàn phần hay không. Nếu không thì tia sáng bị khúc xạ qua mặt thứ 2 này.


6. Điều kiện để ảnh rõ nét qua lưỡng chất phẳng
 Tia tới gần như vuông góc với mặt phân cách giữa hai môi trường (nghĩa là góc tới i rất nhỏ)
 Khi đó: i nhỏ ↔ r nhỏ ↔ sini ≈ tani ≈ i
và sinr ≈ tanr ≈ r
→ Từ định luật khúc xạ ta có: n1i = n2r ↔ i/r = n2/n1


III. Hướng dẫn giải bài tập trong SGK
Bài tập 1 <Trang 223>
Bài tập 2 <Trang 224>
Bài tập 3 <Trang 225>

Bài tập 1 <Trang 223>
Một chậu chứa một lớp nước dày
30cm, chiết suất của nước là 4/3.
a) Chiếu một chùm tia sáng song song
0
với mặt nước với góc tới là 45 . Tính góc
lệch hợp bởi chùm tia khúc xạ và chùm tia
tới
b) Mắt ở trong không khí, nhìn xuống
đáy chậu sẽ thấy đáy chậu cách mặt nước
một đoạn bao nhiêu

n
h


Bài tập 1 <Trang 223>
a) Tìm D?

S

Cần vẽ đường đi của chùm tia sáng song song
↔ chỉ cần vẽ 1 tia trong chùm.

i

? So sánh góc r với góc i. Tìm r dựa vào kiến
thức nào?
? Góc lệch D được xác định như thế nào?

I
h

n

rD
R

H.46.1 Tia sáng gãy
khúc tại I


Bài tập 1 <Trang 223>
 Lưu ý:
- Để vẽ được đường đi của tia sáng qua mặt phân cách cần phải xác định được góc i, r
- Vẽ được ảnh qua mặt lưỡng chất cần phải vẽ 2 tia sáng trong chùm tia tới, sau đó kéo dài 2 tia khúc xạ
cắt nhau ở đâu thì đó là ảnh cần tìm.
- Nếu có 2 bản thuỷ tinh 2 mặt song song thì ảnh được tạo ra sẽ như thế nào?


Bài tập 3 <Trang 225>
Cho một khối thuỷ tinh dạng bán cầu có bán
kính R, chiết suất 1,5. Chiếu thẳng góc tới mặt
phẳng của bán cầu một tia sáng SI.
a) Điểm tới I cách tâm O của khối bán cầu là
R/2. Xác định đường đi của tia sáng qua bán
cầu ?
b) Điểm tới I nằm trong vùng nào thì không
có tia sáng đi qua mặt cầu của bán cầu ?

S

J

I

i
O


Bài tập 3 <Trang 225>
a) Vẽ đường đi của tia SI.
? Để vẽ được đường đi của tia sáng ta phải làm
gì?

A

? Tại J tia sáng bị khúc xạ hay phản xạ toàn
phần?

S
Vậy sau khi qua J tia sáng bị khúc xạ và ló ra
ngoài mặt cầu.

J

I

i
O

B

r


Bài tập 3 <Trang 225>
b) Để không có tia ló ra ngoài mặt cầu của bán cầu thì
cần có điều kiện gì ?
? Với điều kiện đó thì điểm I phải di chuyển về phía
nào? Nếu xét trong vùng từ O đến A
? Giả sử tại điểm J1 bắt đầu xảy ra hiện tượng phản
xạ toàn phần. Tìm góc tới i, và cho biết tia phản xạ đi
như thế nào ?
? Kết luận về vùng mà điểm I thoả mãn điều kiện ?
(OA)

A

S

I1

I • igh

J1

O
I2
B

J2


Bài tập 3 <Trang 225>
? Do tính đối xứng ta có thể kết luận cuối cùng vùng mà
điểm I thoả mãn ?
Điểm I nằm ngoài vùng I1I2

•Những

kinh nghiệm được rút ra khi giải xong bài

toán?

A

S

I1

I•

J1

 Để vẽ được đường đi của tia sáng cần phải lưu ý đến
các điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.

 Khi vẽ phải xác định đúng pháp tuyến tại điểm tới và

O

góc tới → góc phản xạ bằng góc tới.

I2
B

J2


Bài tập 2 <Trang 224>
Một vật AB thẳng, cao 5cm, được đặt song
song với một bản thuỷ tinh hai mặt song song,
chiết suất 1,5 bề dầy là 12cm. Vật AB cách bản
24cm.
a) Vẽ đường đi của một tia sáng xuất phát từ
0
đỉnh A của vật, tới bản dưới góc tới 60 và đi qua
bản.
b) Xác định vị trí và độ lớn của ảnh A’B’ của
AB cho bởi bản song song.

n


Bài tập 2 <Trang 224>
 Đường đi của tia sáng qua bản mặt song
song.

 Ảnh của vật sáng qua

bản mặt song song.

A•

B•

A’ •

B’ •
I

n

•A
•
I’

J

n

A’
I

J’

J


IV. Củng cố và giao bài tập về nhà

 Ôn lại định luật, hiện tượng quang học
 BTVN:
- Giải bài tập 2 trang 124 SGK
- BT: 6.4 đến 6.7 SBT




Giáo viên:
NGUYỄN VĂN THÀNH


• Tại mặt cầu của bán cầu phải xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần i ≥ igh
• Điểm I di chuyển về A để i tăng (xét từ O đến A).
•i = igh ≈ 420
• Tia phản xạ đến J2 dưới góc tới = igh lại xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần.
•Vậy I thuộc vùng AI1 với I1 là điểm tới bắt đầu xảy hiện tượng phản xạ toàn
phần tại J1